TWI551714B - 成膜方法及成膜裝置 - Google Patents

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Description

成膜方法及成膜裝置
本發明關於一種藉由交互地對基板供應會相互反應的至少2種反應氣體而於基板表面上成膜之成膜方法及成膜裝置。
隨著半導體元件之電路圖案的更加微細化，而被要求構成半導體元件之各種薄膜的更加薄膜化及均勻化。作為對應於上述要求的成膜方法，已知有一種對基板供應第1反應氣體來使第1反應氣體吸附在基板表面，接著對基板供應第2反應氣體，來使吸附在基板表面的第1反應氣體與第2反應氣體反應，藉以使該等反應氣體的反應生成物所構成之膜沉積在基板之所謂的分子層成膜(MLD)法(亦稱作原子層成膜(ALD)法)(例如專利文獻1)。作為實施MLD法之成膜裝置，已知有一種所謂的旋轉台式裝置。
例如，本發明之發明人等所提出的MLD裝置係具有載置有基板之旋轉台、朝向旋轉台供應第1反應氣體之第1反應氣體供應部、朝向旋轉台供應第2反應氣體之第2反應氣體供應部、以及設置於第1反應氣體供應部及第2反應氣體供應部之間來分離第1反應氣體與第2反應氣體之分離區域。分離區域係設置有較供應有第1反應氣體之區域，以及供應有第2反應氣體之區域要 低的頂部、以及供應分離氣體之分離氣體供應部(專利文獻2)。
上述MLD裝置中，係藉由讓旋轉台旋轉，來使第1反應氣體吸附在旋轉台上的基板表面，並使吸附在基板表面的第1反應氣體與第2反應氣體反應，藉以使反應生成物生成於基板表面，而在基板表面沉積有反應生成物的膜。特別是，由於可藉由分離區域來充分地分離第1反應氣體與第2反應氣體，因此藉由使旋轉台的旋轉速度較快，便可謀求產能的提升。
但習知技術卻難以在維持成膜速度情況下沉積膜厚分佈或膜質優異的薄膜。
專利文獻1：日本特開2001-254181號公報
專利文獻2：日本專利第4661990號說明書
本發明係提供一種能夠在維持成膜速度情況下沉積膜厚分佈或膜質優異的薄膜之成膜方法及成膜裝置。
本發明第1樣態提供一種成膜方法，其包含以下步驟：將基板搬入真空容器內，並將該基板載置於可旋轉地設置於該真空容器內之旋轉台之步驟；旋轉該旋轉台之步驟；吸附步驟，係從第1反應氣體供應部對該基板供應第1反應氣體，來使該第1反應氣體吸附在該基板；形成步驟，係從第2反應氣體供應部對該基板供應會與該第1反應氣體反應的第2反應氣體，來使吸附在 該基板的該第1反應氣體與該第2反應氣體反應，而於該基板形成反應生成物；以及從該第1及該第2反應氣體供應部對分離地設置於該旋轉台的圓周方向之電漿產生部供應含氫氣體來使電漿生成於該旋轉台的上方之步驟。
本發明第2樣態提供一種成膜裝置，其具備有：旋轉台，係包含有載置有基板之基板載置部，且可旋轉地設置於真空容器內；第1反應氣體供應部，係對該基板載置部所載置之該基板供應第1反應氣體，來使該第1反應氣體吸附在該基板；第2反應氣體供應部，係自該第1反應氣體供應部分離地設置於該旋轉台的圓周方向，並對該基板供應第2反應氣體，來使吸附在該基板的該第1反應氣體與該第2反應氣體反應，而於該基板形成反應生成物；電漿生成部，係自該第1及該第2反應氣體供應部分離地設置於該旋轉台的圓周方向，來使電漿生成於該旋轉台的上方；以及氣體供應管，係對該電漿生成部供應含氫氣體。
本發明之其他特徵可藉由參照添附圖式並閱讀以下的詳細說明而明瞭。
針對作為關連技術所說明之旋轉台式的成膜裝置進行了更加提高產能之檢討後，結果得到以下發現。若使旋轉台的旋轉速度更快，則在吸附於基板表面之第1 反應氣體與第2反應氣體充分反應之前，第1反應氣體便會吸附在基板表面，而殘留在生成有反應副生成物的反應物生成物中，或是反應生成物的密度降低之情況，因而有難以獲得高品質的薄膜或提高產能之虞。
於是，便嘗試了以對向於旋轉台之方式來設置電漿產生源，並將生成於基板表面上之薄膜曝露在藉由電漿產生源而活性化後的氣體，藉以將薄膜改質。其結果，雖發現膜質有提高，但成膜速度或膜厚分佈卻會有惡化之現象。
以下，參照添附圖式來加以說明本發明之非限定性的例示實施型態。本實施型態係基於上述發現所為者，為一種能夠在維持成膜速度情況下沉積膜厚分佈或膜質優異的薄膜之技術。所添附之全部圖式中，針對相同或相對應的組件或零件則賦予相同或相對應的參考符號而省略重複說明。又，圖式之目的並非在於顯示組件或零件間的相對比，是以，具體的尺寸仍應參照以下之非限定性實施型態，而由業界人士來決定。
參照圖1至圖3，本發明實施型態之成膜裝置係具備有俯視形狀為接近圓形的扁平真空容器1，與設置於該真空容器1內且於真空容器1的中心具有旋轉中心之旋轉台2。真空容器1係具備有具有有底的圓筒形狀之容器本體12，與透過例如O型環等密封組件13(圖1)而氣密且可裝卸地配置於容器本體12的上面之頂板11。
旋轉台2係以中心部被固定在圓筒形狀的核心部21，該核心部21係被固定在延伸於鉛直方向之旋轉軸22的上端。旋轉軸22係貫穿真空容器1的底部14，而其下端係安裝在使旋轉軸22(圖1)繞鉛直軸旋轉之驅動部23。旋轉軸22及驅動部23係被收納在上面呈開口之筒狀的殼體20內。該殼體20的上面所設置之凸緣部分係氣密地安裝在真空容器1之底部14的下面，來維持殼體20的內部氛圍與外部氛圍的氣密狀態。
旋轉台2的表面部如圖2及圖3所示，係沿著旋轉方向(圓周方向)而設置有用以載置複數片(圖示之範例中為5片)基板(半導體晶圓，以下稱為「晶圓」W)之圓形凹部24。此外，圖3中為了方便，僅於1個凹部24顯示晶圓W。該凹部24的內徑係較晶圓W的直徑要稍大例如4mm，而其深度則大致相等於晶圓W的厚度。 因此，當晶圓W被收納在凹部24時，則晶圓W的表面與旋轉台2的表面(未載置有晶圓W之區域)便會成為相同高度。凹部24的底面係形成有供支撐晶圓W的內面來使晶圓W升降之例如3根升降銷貫穿的貫穿孔(皆未圖示)。
圖2及圖3係用以說明真空容器1內的構造之圖式，為了便於說明，而省略頂板11的圖示。如圖2及圖3所示，旋轉台2的上方係於真空容器1的圓周方向(旋轉台2的旋轉方向(圖3的箭頭A))相互相隔有間隔地分別配置有例如石英所構成的反應氣體噴嘴31、反 應氣體噴嘴32、分離氣體噴嘴41、42及氣體導入噴嘴92。圖示之範例中，係從後述搬送口15順時針方向(旋轉台2的旋轉方向)地依序配列有氣體導入噴嘴92、分離氣體噴嘴41、反應氣體噴嘴31、分離氣體噴嘴42及反應氣體噴嘴32。該等噴嘴92、31、32、41、42係藉由將作為各噴嘴92、31、32、41、42的基端部之氣體導入埠92a、31a、32a、41a、42a(圖3)固定在容器本體12的外周壁，而從真空容器1的外周壁被導入真空容器1內，且沿著容器本體12的半徑方向而相對於旋轉台2呈水平延伸般地被加以安裝。
此外，氣體導入噴嘴92的上方係設置有在圖3中以虛線來簡略顯示之電漿產生源80。有關電漿產生源80將敘述於後。
反應氣體噴嘴31係透過未圖示之配管及流量調整器等，而連接於作為第1反應氣體之含Si(矽)氣體的供應源(未圖示)。反應氣體噴嘴32係透過未圖示之配管及流量調整器等，而連接於作為第2反應氣體之氧化氣體的供應源(未圖示)。分離氣體噴嘴41、42則皆係透過未圖示之配管及流量調整閥等，而連接於作為分離氣體之氮(N2)氣體的供應源(未圖示)。
含Si氣體可使用例如有機胺基矽烷氣體，氧化氣體可使用例如O3(臭氧)氣體、O2(氧)氣體或該等的混合氣體。
反應氣體噴嘴31、32係沿著其長度方向而以例如 10mm的間隔配列有朝向旋轉台2呈開口之複數氣體噴出孔33。反應氣體噴嘴31的下方區域係成為用以使含Si氣體吸附在晶圓W之第1處理區域P1。反應氣體噴嘴32的下方區域則成為將在第1處理區域P1處吸附在晶圓W的含Si氣體予以氧化之第2處理區域P2。
參照圖2及圖3，真空容器1內係設置有2個凸狀部4。由於凸狀部4係和分離氣體噴嘴41、42一起構成分離區域D，因此便如後述所述地以朝向旋轉台2呈突出之方式被安裝在頂板11的內面。又，凸狀部4係具有頂部被裁斷成圓弧狀之扇型的平面形狀，在本實施型態中，內圓弧係連結於突出部5(後述)，而外圓弧則沿著真空容器1之容器本體12的內周面所配置。
圖4係顯示從反應氣體噴嘴31到反應氣體噴嘴32而沿著旋轉台2的同心圓之真空容器1的剖面。如圖所示，由於頂板11的內面係安裝有凸狀部4，因此真空容器1內便存在有作為凸狀部4的下面之平坦的低頂部44(第1頂部)，與位在該頂部44的圓周方向兩側且較頂部44要高之頂部45(第2頂部)。頂部44係具有頂部被裁斷成圓弧狀之扇型的平面形狀。又，如圖所示，凸狀部4係在圓周方向中央處形成有延伸於半徑方向所形成的溝部43，而將分離氣體噴嘴42收納在溝部43內。另一凸狀部4亦同樣地形成有溝部43，而將分離氣體噴嘴41收納於此。又，高頂部45的下方空間係分別設置有反應氣體噴嘴31、32。該等反應氣體噴嘴31、32 係遠離頂部45而設置於晶圓W的附近。此外，為了便於說明，如圖4所示，設置有反應氣體噴嘴31之高頂部45的下方空間係以參考符號481來表示，而設置有反應氣體噴嘴32之高頂部45的下方空間則以參考符號482來表示。
又，收納在凸狀部4的溝部43之分離氣體噴嘴41、42係沿著其長度方向而以例如10mm的間隔配列有朝向旋轉台2呈開口之複數氣體噴出孔41h(參照圖4)。
頂部44係相對於旋轉台2而形成狹隘空間(分離空間H)。從分離氣體噴嘴42的噴出孔42h供應N2氣體後，該N2氣體便會通過分離空間H而朝向空間481及空間482流動。此時，由於分離空間H的容積係小於空間481及482的容積，因此便可藉由N2氣體來使分離空間H的壓力高於空間481及482的壓力。亦即，空間481及482之間會形成有壓力高的分離空間H。又，從分離空間H朝空間481及482流出的N2氣體會相對於來自第1區域P1的含Si氣體與來自第2區域P2的氧化氣體而具有逆流(counter flow)的作用。於是，來自第1區域P1的含Si氣體與來自第2區域P2的氧化氣體便會因分離空間H而被分離。因此，便可抑制含Si氣體與氧化氣體在真空容器1內混合而反應。
此外，相對於旋轉台2的上面之頂部44的高度h1較佳係考慮成膜時的真空容器1內壓力、旋轉台2的旋轉速度、所供應之分離氣體(N2氣體)的供應量等，而設 定為使分離空間H的壓力較空間481及482的壓力要來得高之適當高度。
另一方面，頂板11的下面係設置有圍繞將旋轉台2予以固定之核心部21的外周之突出部5(圖2及圖3)。 該突出部5在本實施型態中係與凸狀部4之旋轉中心側的部位呈連續，且其下面係形成為與頂部44相同高度。
先前參照的圖1為沿著圖3的I-I’線之剖視圖，係顯示設置有頂部45之區域。另一方面，圖5係顯示設置有頂部44的區域之剖視圖。如圖5所示，扇型凸狀部4的周緣部(真空容器1的外緣側部位)係以對向於旋轉台2的外端面之方式而形成有彎曲呈L字型的彎曲部46。該彎曲部46係與凸狀部4同樣地，可抑制反應氣體從分離區域D的兩側侵入，來抑制兩反應氣體的混合。由於扇型凸狀部4係設置於頂板11，而頂板11可自容器本體12被卸下，因此彎曲部46的外周面與容器本體12之間便會具有微小間隙。彎曲部46的內周面與旋轉台2的外端面之間隙，以及彎曲部46的外周面與容器本體12之間隙例如係設定成與相對於旋轉台2的上面之頂部44的高度為同樣的尺寸。
容器本體12的內周壁在分離區域D處，雖係如圖4所示般地接近彎曲部46的外周面而形成為垂直面，但在分離區域D以外的部位處，則係如圖1所示般地例如從與旋轉台2的外端面呈對向之部位橫跨底部14而朝外側凹陷。以下，為了便於說明，而將剖面形狀大致 呈矩形的凹陷部分記載為排氣區域。具體來說，係將連通於第1處理區域P1之排氣區域記載為第1排氣區域E1，而將連通於第2處理區域P2之區域記載為第2排氣區域E2。該等第1排氣區域E1及第2排氣區域E2的底部如圖1至圖3所示，係分別形成有第1排氣口610及第2排氣口620。第1排氣口610及第2排氣口620係如圖1所示般地透過各個排氣管630而連接於真空排氣機構(例如真空幫浦640)。此外，圖1中的參考符號650為壓力調整器。
旋轉台2與真空容器1的底部14之間的空間係如圖1及圖4所示般地設置有加熱機構(加熱單元7)，而透過旋轉台2來將旋轉台2上的晶圓W加熱至製程配方所決定的溫度(例如450℃)。旋轉台2之周緣附近的下側係為了區劃從旋轉台2的上方空間到排氣區域E1、E2的氛圍與置放有加熱單元7的氛圍來抑制氣體侵入旋轉台2的下方區域，而設置有環狀的覆蓋組件71(圖5)。該覆蓋組件71係具備有從下側面臨旋轉台2的外緣部以及較外緣部要靠外周側所設置的內側組件71a，與設置於該內側組件71a與真空容器1的內壁面之間之外側組件71b。外側組件71b係在於分離區域D處形成於凸狀部4的外緣部之彎曲部46的下方處，接近彎曲部46所設置，而內側組件71a係在旋轉台2的外緣部下方(以及較外緣部要稍靠外側之部分的下方)處，遍佈全周而圍繞加熱單元7。
較配置有加熱單元7之空間要靠近旋轉中心之部位處的底部14係以接近旋轉台2之下面的中心部附近處的核心部21之型態而朝上側突出並構成了突出部12a。該突出部12a與核心部21之間係成為狹窄空間，又，貫穿底部14之旋轉軸22的貫穿孔的內周面與旋轉軸22的間隙係變得狹窄，該等狹窄空間係連通於殼體20。然後，殼體20係設置有用以將作為吹淨氣體之N2氣體供應至狹窄空間內來加以吹淨的吹淨氣體供應管72。又，真空容器1的底部14係在加熱單元7的下方處，於圓周方向以特定的角度間隔設置有用以吹淨加熱單元7的配置空間之複數吹淨氣體供應管73(圖5中僅顯示一個吹淨氣體供應管73)。又，加熱單元7與旋轉台2之間係為了抑制氣體侵入至設置有加熱單元7的區域，而設置有遍佈圓周方向而從外側組件71b的內周壁(內側組件71a的上面)覆蓋與突出部12a的上端部之間之蓋組件7a。蓋組件7a可以例如石英來製作。
又，真空容器1的頂板11的中心部係連接有分離氣體供應管51，而構成為可對頂板11與核心部21之間的空間52供應作為分離氣體之N2氣體。被供應至該空間52之分離氣體係經由突出部5與旋轉台2的狹窄間隙50，而沿著旋轉台2之晶圓載置區域側的表面朝向周緣被噴出。空間50可藉由分離氣體而被維持在較空間481及空間482要高之壓力。因此，藉由空間50，便可抑制被供應至第1處理區域P1之含Si氣體與被供 應至第2處理區域P2之氧化氣體通過中心區域C而混合。亦即，空間50(或中心區域C)可具有與分離空間H(或分離區域D)相同的作用。
再者，真空容器1的側壁如圖2、圖3所示，係形成有用以在外部的搬送臂10與旋轉台2之間進行基板(晶圓W)的傳遞之搬送口15。該搬送口15係藉由未圖示之閘閥而開閉。又，旋轉台2之作為晶圓載置區域的凹部24由於係在面臨該搬送口15之位置處而在與搬送臂10之間進行晶圓W的傳遞，因此旋轉台2的下側處，在對應於傳遞位置之部位處便設置有貫穿凹部24而用以從內面來將晶圓W抬起的傳遞用升降銷及其升降機構(皆未圖示)。
接著，參照圖6至圖7B來加以說明電漿產生源80。圖6為沿著旋轉台2的半徑方向之電漿產生源80的概略剖視圖，圖7A為沿著與旋轉台2的半徑方向呈正交之方向之電漿產生源80的概略剖視圖，圖7B係顯示電漿產生源80的概略之俯視圖。為了便於圖示，而簡化該等圖式中的一部分組件。
參照圖6，電漿產生源80係由高頻穿透性的材料所製作，其具備有具有從上面凹陷的凹部且嵌入形成於頂板11的開口部11a之框架組件81、收納在框架組件81的凹部內且具有上部呈開口的略箱狀形狀之法拉第遮蔽板82、配置在法拉第遮蔽板82的底面上之絕緣板83、以及被支撐在絕緣板83的上方且具有略八角形的 上面形狀之線圈狀的天線85。
頂板11的開口部11a係具有複數段部，其當中的一個段部係遍佈全周而形成有溝部，該溝部係嵌入有例如O型環等密封組件81a。另一方面，框架組件81係具有對應於開口部11a的段部之複數段部，當框架組件81嵌入開口部11a後，複數段部當中之一個段部的內面便會與嵌入於開口部11a的溝部之密封組件81a相接，藉以維持頂板11與框架組件81之間的氣密性。又，如圖6所示，係沿著嵌入於頂板11的開口部11a之框架組件81的外周而設置有按壓組件81c，藉以將框架組件81相對於頂板11而朝下方按壓。因此，便可更確實地維持頂板11與框架組件81之間的氣密性。
框架組件81的下面係對向於真空容器1內的旋轉台2，其下面的外周係遍佈全周而設置有朝向下方(朝向旋轉台2)突起的突起部81b。突起部81b的下面係接近旋轉台2的表面，而由突起部81b、旋轉台2的表面及框架組件81的下面在旋轉台2的上方區劃出空間(以下稱為內部空間S)。此外，突起部81b的下面與旋轉台2的表面之間隔可與分離空間H(圖4)處之相對於頂部11的旋轉台2的上面之高度h1為大致相同。
又，該內部空間S係延伸有貫穿突起部81b之氣體導入噴嘴92。如圖6所示，氣體導入噴嘴92在本實施型態中，係與充填有氬(Ar)氣之氬氣供應源93a、充填有氧(O2)氣之氧氣供應源93b、以及充填有氨(NH3)氣之 氨氣供應源93c相連接。從氬氣供應源93a、氧氣供應源93b及氨氣供應源93c藉由相對應之流量控制器94a、94b及94c來將受到流量控制的Ar氣體、O2氣體及NH3氣體以特定流量比(混合比)朝內部空間S供應。
又，氣體導入噴嘴92係沿著其長邊方向以特定間隔(例如10mm)形成有複數噴出孔92h，而從噴出孔92噴出上述Ar氣體等。噴出孔92h如圖7A所示，係相對於旋轉台2而從垂直方向朝向旋轉台2的旋轉方向上游側傾斜。於是，從氣體導入噴嘴92所供應之氣體便會往相反於旋轉台2的旋轉方向之方向，具體來說係朝向突起部81b的下面與旋轉台2的表面之間的間隙噴出。藉此，便可抑制反應氣體或分離氣體沿著旋轉台2的旋轉方向，而從較電漿產生源80要位在上游側之頂部45的下方空間流入內部空間S內。又，如上所述，由於沿著框架組件81之下面的外周所形成之突起部81b係接近旋轉台2的表面，因此便可藉由來自氣體導入噴嘴92的氣體來輕易地將部空間S內的壓力維持為較高。藉此亦可抑制反應氣體或分離氣體流入內部空間S內。
法拉第遮蔽板82係由金屬等導電性材料所製作，雖省略圖示，係為接地狀態。如圖7B所明白顯示，法拉第遮蔽板82的底部係形成有複數槽縫82s。各槽縫82s係以和具有略八角形的平面形狀之天線85的相對應之邊大致呈正交之方式而延伸。
又，法拉第遮蔽板82如圖7A及圖7B所示，係在上端的2個部位處具有朝外側彎折之支撐部82a。藉由支撐部82a會被支撐在框架組件81的上面，來將法拉第遮蔽板82支撐在框架組件81內的特定位置。
絕緣板83係由例如石英玻璃所製作，其大小係稍小於法拉第遮蔽板82的底面，而載置於法拉第遮蔽板82的底面。絕緣板83會將法拉第遮蔽板82與天線85絕緣，另一方面，會使從天線85所放射之高頻穿透至下方。
天線85係以平面形狀會成為略八角形之方式而將銅製的中空管(管體)捲繞例如3道所形成。可使冷卻水在管體內循環，藉以防止因被供應至天線85的高頻而將天線85加熱至高溫。又，天線83的兩端係設置有立設部85a，且於立設部85a安裝有支撐部85b。藉由支撐部85b，來將天線85維持在法拉第遮蔽板82內的特定位置。又，支撐部85b係透過匹配箱86而連接有高頻電源87。高頻電源87可產生具有例如13.56MHz的頻率之高頻。
依據具有上述結構的電漿產生源80，則透過匹配箱86而從高頻電源87來對天線85供應高頻電功率後，便會因天線85而產生電磁場。由於此電磁場當中的電場成分會因法拉第遮蔽板82而被遮蔽，故會無法朝下方傳播。另一方面，磁場成分會通過法拉第遮蔽板82的複數槽縫82s而朝內部空間S內傳播。藉由此磁場 成分，便可從由氣體導入噴嘴92以特定的流量比(混合比)被供應至內部空間S之Ar氣體、O2氣體及NH3氣體等氣體產生電漿。依據上述方式產生的電漿，便可降低對於沉積在晶圓W上的薄膜之照射損傷，或真空容器1內之各組件的損傷等。
又，本實施型態之成膜裝置如圖1所示，係設置有用以進行裝置整體動作的控制之電腦所構成的控制部100，該控制部100的記憶體內係收納有在控制部100的控制下使成膜裝置實施後述成膜方法之程式。該程式係內建有步驟群而能夠執行後述的成膜方法，且係被記憶在硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡、軟碟等之媒體102，而藉由特定的讀取裝置被讀入記憶部101，並安裝在控制部100內。
接著，針對本發明實施型態之成膜方法，以使用上述成膜裝置1來實施的情況為例來加以說明。因此，便適當地參照目前為止所參照之圖式。
首先，打開閘閥(未圖示)，並從外部藉由搬送臂10而經由搬送口15(圖3)來將晶圓W傳遞至旋轉台2的凹部24內。該傳遞係藉由當凹部24停止在面臨搬送口15之位置處時，升降銷(未圖示)會透過凹部24之底面的貫穿孔而從真空容器1的底部側升降所進行。間歇地使旋轉台2旋轉來進行上述晶圓W的傳遞，而分別將晶圓W載置於旋轉台2的5個凹部24內。
接著關閉閘閥，並藉由真空幫浦640來將真空容器 1排氣直到達到最低真空度後，從分離氣體噴嘴41、42以特定流量噴出作為分離氣體的N2氣體，且亦從分離氣體供應管51及吹淨氣體供應管72、72以特定流量噴出N2氣體。伴隨其，藉由壓力調整器650來將真空容器1內調整成預先設定的處理壓力。接著，一邊使旋轉台2以例如最大為240rpm的旋轉速度順時針方向地旋轉，一邊藉由加熱單元7來將晶圓W加熱至例如450℃。
之後，分別從反應氣體噴嘴31、32噴出含Si氣體及O3氣體。又，從氣體導入噴嘴92來將以特定流量比被混合後之Ar氣體、O2氣體及NH3氣體的混合氣體供應至內部空間S，並從高頻電源87對電漿產生源80的天線85以例如700W的電功率供應高頻。藉此，便會在內部空間S生成有電漿。此電漿中，不僅是氧離子、氧自由基等之活性氧種，而亦會存在有NH3因電漿而分解所生成的氫離子或氫自由基等之活性氫種。
此處，當旋轉台2旋轉一次的期間，會如下所述般地於晶圓W形成有氧化矽。亦即，首先，當晶圓W通過反應氣體噴嘴31下方的第1處理區域P1時，含Si氣體會吸附在晶圓W的表面。接著，當晶圓W通過反應氣體噴嘴32下方的第2處理區域P2時，會因來自反應氣體噴嘴32的O3氣體而使得晶圓W上的含Si氣體被氧化並形成氧化矽的一分子層(或數分子層)。接著，當晶圓W通過電漿產生源80的下方時，晶圓W上的 氧化矽層會曝露在活性氧種及活性氫種。氧自由基等之活性氧種係具有將包含於例如含Si氣體而殘留在氧化矽層中之有機物予以氧化，來使其自氧化矽層脫離之作用。藉此，便可將氧化矽層高純度化。又，若氧自由基等之活性氧種所具有的高能量傳遞至氧化矽層中的Si原子或氧原子，則Si原子及氧原子便會在氧化矽層中振動，而可使該等再配列。透過上述高純度化及再配列等來將氧化矽層改質，便可獲得高品質化的氧化矽層。 此外，藉由活性氫種可達成的效果將連同實驗結果一起敘述於後。
以下，使旋轉台2旋轉能夠形成具有期望膜厚的氧化矽膜之次數後，便藉由停止含Si氣體、O3氣體、Ar氣體與O2氣體及NH3氣體之混合氣體的供應而結束成膜方法。接著，亦停止來自分離氣體噴嘴41、42、分離氣體供應管51及吹淨氣體供應管72、72之N2氣體的供應，並停止旋轉台2的旋轉。之後，以相反於將晶圓W搬入真空容器1內時的步驟順序之步驟順序，來將晶圓W從真空容器1內搬出。
接著，針對用以確認本實施型態之成膜方法的效果所進行之實驗的實驗結果加以說明。實驗係使用直徑300mm的晶圓W，並依以下的條件，依照上述成膜方法的步驟順序來進行。
‧旋轉台2的旋轉速度：20rpm
‧真空容器1內的壓力：133Pa(1Torr)
‧來自反應氣體噴嘴31之含Si氣體的流量：100sccm
‧來自反應氣體噴嘴32之O3氣體的流量：10000sccm
‧被供應至氣體導入噴嘴92之Ar氣體的流量：10000sccm
‧被供應至氣體導入噴嘴92之O2氣體的流量：50sccm
‧被供應至氣體導入噴嘴92之NH3氣體的流量：0~150sccm
‧被供應至電漿產生源80之高頻電功率：1400W(頻率13.56MHz)
實驗中係改變NH3氣體的流量而進行數次的成膜循環，並針對沉積在晶圓W上之氧化矽膜的各種特性會因NH3氣體的流量而有何種變化加以調查。
圖8A係顯示成膜速度的NH3氣體流量依存性之圖表。成膜速度係針對在各晶圓W面內的49點所測量之氧化矽膜的膜厚來求得平均膜厚，再將平均膜厚除以成膜時間而求得。如圖所示，可得知成膜速度會隨著NH3氣體流量的增加而增大，當NH3氣體流量為15sccm以上，更佳為30sccm以上時會成為一定。成膜速度會因NH3氣體的供應而增大之理由將連同以下的實驗結果一起敘述於後。
圖8B係顯示膜厚均勻性的NH3氣體流量依存性之 圖表。膜厚均勻性係針對在各晶圓W面內的49點所測量之氧化矽膜的膜厚，藉由(最大膜厚-最小膜厚)/(平均膜厚)而求得。如圖所示，膜厚均勻性會隨著NH3氣體流量的增加而改善，但使NH3氣體流量更為增加時，可見到惡化之傾向。當NH3氣體流量為15sccm至75sccm的範圍時，膜厚均勻性會收斂在1.67%至2.88%的範圍，可謂能獲得充分的均勻性。再者，當NH3氣體流量為25sccm至50sccm的範圍時，膜厚均勻性會收斂在1.67%至1.82%，可謂能獲得均勻性優異的氧化矽膜。 此外，和NH3氣體一起被供應至氣體導入噴嘴92之Ar氣體的流量為10000sccm，相對於此流量之NH3氣體的流量較佳為0.15%至0.75%的範圍，更佳為0.3%至0.5%的範圍。
圖9係顯示以30sccm的流量來供應NH3氣體所成膜之氧化矽膜的耐壓試驗結果之圖表。測量係在晶圓W面內的9點(參照圖9之圖表內的插入圖)進行。電流密度-電場曲線係在9點的測量部位大致重疊，由此結果可謂氧化矽膜的耐壓特性會在晶圓W面內大致成為均勻。
圖10係顯示以傅立葉轉換紅外光譜儀(FTIR)來測量在未供應NH3氣體情況下所成膜之氧化矽膜，以及以30sccm的流量來供應NH3氣體所成膜之氧化矽膜包含的Si-OH鍵結及OH基的密度後之結果。如圖所示，可得知相較於未供應NH3氣體的情況，當供應有NH3氣 體的情況下，Si-OH鍵結會相較於OH基而相對地增加。由此結果，教示了NH3氣體會因藉由電漿產生源80而生成於內部空間S之電漿而分解，並生成H自由基等之活性氫種，再與晶圓W表面的氧原子鍵結。上述方式所生成之Si-OH鍵結的OH基可被認為係相對於含Si氣體而作為吸附部位之作用。如圖11A所示，若氧原子面出現在成膜中之氧化矽膜的最表面之情況下，則含Si氣體便會難以吸附在其最表面，或是縱使吸附，而仍會在被O3氣體氧化之前便脫離。但如圖11B所示，當氧原子因來自於NH3氣體之活性氫種而以氫原子為末端之情況下，則可被認為含Si氣體會因例如在與該OH基之間作用的分子間力等而容易吸附。於是，便會促進含Si氣體的吸附，其結果，可被認為氧化矽膜的成膜速度會較未供應NH3氣體的情況要增大。
又，由於因NH3氣體分解所產生之活性氫種而形成的Si-OH鍵結會均勻地分佈氧化矽膜的最表面上，且含Si氣體會吸附在該處，因此被認為透過臭氧氣體的氧化所形成之氧化矽膜的膜厚均勻性亦會改善。圖8B所示之膜厚均勻性改善可被認為係基於上述理由。
此外，本發明的發明人等所進行之蝕刻速度的測量結果中，縱使是供應有NH3氣體的情況，仍未發現蝕刻速度有明顯增加。因此，被認為Si-OH鍵結中之OH基的氫原子係在含Si氣體的氧化時和反應生成物一起脫離，而未殘留會對蝕刻特性造成影響般的程度。又，使 用二次離子質量分析計(SIMS)測量後的結果，縱使是對內部空間S供應有NH3氣體的情況，所獲得之氧化矽膜中的氮幾乎未增加。亦即，可謂幾乎未有伴隨著NH3氣體的供應之不良影響。
接著，針對上述實施型態的變形例加以說明。此變形例係在一邊使旋轉台2旋轉，一邊藉由來自反應氣體噴嘴31之含Si氣體的供應來使含Si氣體吸附在晶圓W的表面(以下簡稱作吸附)，並藉由來自反應氣體噴嘴32之臭氧氣體的供應，來將所吸附之含Si氣體氧化而生成氧化矽(以下簡稱作氧化)，再藉由電漿產生源80而將包含有含氫氣體之電漿生成氣體(Ar、O2及NH3的混合氣體)的電漿照射在氧化矽(以下簡稱作電漿照射)之循環之前，先進行藉由吸附與氧化之氧化矽膜的成膜。進行此成膜的理由如下所述。
在成膜氧化矽膜的初期階段中，會有電漿穿透氧化矽膜而到達下層的矽層(或晶圓)之情況。此情況下，在電漿到達的部分，由於矽層會被氧化而成為氧化矽層(電漿氧化矽層)，因此矽層的厚度便會變薄。例如，若有成膜有氧化矽膜之作為下層的導電性的聚矽配線層，則聚矽配線層的厚度便會變薄，而有可能該電阻會較期望值要來得小。
又，由於矽層的氧化會因電漿強度而受到很大的影響，因此若電漿強度的面內分佈有變異，則電漿氧化矽層的膜厚亦會有變異。由於藉由吸附、氧化及電漿照射 所成膜之氧化矽膜(ALD氧化矽膜)的膜厚分佈係如上所述般藉由活性氫種而均勻地形成有Si-OH鍵結，因此電漿強度的面內分佈便幾乎未受到影響而大致為均勻。然而，若ALD氧化矽膜較薄的情況，縱使ALD氧化矽膜的膜厚均勻，由於基於電漿強度分佈之電漿氧化矽層的膜厚變異會成為主要，因此ALD氧化矽膜外觀上的膜厚均勻性便會惡化(ALD氧化矽膜與電漿氧化矽層的合計膜厚可能會產生較大的變異)。
由上述情事，而得知必須抑制下層的矽層(或晶圓)的氧化。是以，本變形例中，係在藉由吸附與氧化來成膜氧化矽膜後，藉由吸附、氧化及電漿照射之循環而於晶圓W上成膜(ALD)氧化矽膜。藉此，便可利用藉由吸附與氧所成膜之氧化矽膜來抑制電漿到達下層的矽，從而可抑制因電漿而生成電漿氧化矽層。
由於係為了評估藉由吸附與氧化來成膜所獲得之氧化矽膜的較佳膜厚，而進行了以下的實驗，因此此處，便針對該實驗及實驗結果加以說明。
(實驗1)
在該實驗中，首先，準備矽的複數裸晶圓。針對該等裸晶圓，係預先利用氟酸系蝕刻劑來進行自然氧化膜的去除，與利用過氧化氫水(H2O2aq.)來進行處理，結果，其表面會形成有約1nm的氧化矽層。針對該裸晶圓，藉由吸附與氧化來成膜氧化矽膜，接著藉由吸附、氧化及電漿照射之循環來成膜氧化矽膜。此處，係使藉 由吸附、氧化及電漿照射之循環所成膜之氧化矽膜的膜厚為一定(100nm)，而改變藉由吸附與氧化所成膜之氧化矽膜的膜厚(成膜時間)，來製作5個試料，並測量氧化矽膜的合計膜厚。此外，在電漿照射時，對天線85(圖6等)所供應之高頻電功率為3300W。又，對氣體導入噴嘴92(圖7等)所供應之Ar氣體的流量為15000sccm，O2氣體的流量為75sccm，NH3氣體的流量為45sccm。
圖12係顯示合計膜厚的測量值與預定值的差(增加部分△T)相對於藉由吸附與氧化所成膜之氧化矽膜的膜厚之圖表。例如，在藉由吸附與氧化之氧化矽的膜厚為零的情況(未藉由吸附與氧化來成膜氧化矽的情況)下，合計膜厚的預定值應為101nm(包含利用過氧化氫來進行處理所成膜之氧化矽膜的膜厚1nm)，但如圖12之圖表所示，合計膜厚的測量值係較預定值要厚約1.45nm。此增加部分△T被認為係在藉由吸附、氧化及電漿照射來成膜氧化矽膜時，因電漿而導致裸晶圓被氧化，且生成電漿氧化矽層的結果。藉由吸附與氧化所成膜之氧化矽膜的膜厚愈厚，則增加部分△T愈小。具體來說，當藉由吸附與氧化所成膜之氧化矽膜的膜厚為1.2nm時增加部分△T會成為最小，當超過1.2nm而成為1.45nm時雖會增加，但當超過1.45nm時，則增加部分△T便會大致成為一定。當藉由吸附與氧化所成膜之氧化矽膜的膜厚超過1.2nm時增加部分△T會增加的理由被認為係因為藉由吸附與氧化來成膜氧化矽膜時，擴 散至裸晶圓的臭氧量會增加。但由於縱使增加藉由吸附與氧化所成膜之氧化矽膜的膜厚，增加部分△T仍會成為一定，因此被認為臭氧之對於裸晶圓的擴散量已達到飽和，並且，因電漿照射而導致裸晶圓的氧化亦受到抑制。
(實驗2)
實驗2中，係使藉由吸附與氧化所成膜之氧化矽膜的膜厚為一定(在實驗1中增加部分△T為最小之1.2nm)，而改變藉由吸附、氧化及電漿照射所成膜之氧化矽膜的成膜時間來製作複數試料。又，電漿照射時的高頻電功率為3300W。又，對氣體導入噴嘴92(圖7等)所供應之Ar氣體的流量為15000sccm，O2氣體的流量為75sccm，NH3氣體的流量為45sccm。
圖13係顯示藉由吸附、氧化及電漿照射所成膜之氧化矽膜的膜厚相對於其成膜時間的變化之圖表。如圖所示，可得知隨著成膜時間的增加，而該氧化矽膜的膜厚亦直線地增加。此處，使成膜時間為x，而使膜厚為y，由圖13之圖表的結果，依據最小平方法，可獲得以下結果：式(1)：y=1.80x+2.57
式(2)：R2=1
式(1)中y切片之2.57(nm)的值係相當於並非藉由吸附、氧化及電漿照射來成膜氧化矽膜，而是對藉由吸附與氧化所成膜的氧化矽膜照射電漿之情況下，生成於 裸晶圓上之氧化矽膜的膜厚。如上所述，由於藉由使用過氧化氫水之前處理而生成於裸晶圓表面之氧化矽膜的膜厚為1nm，藉由吸附與氧化而成膜之氧化矽膜的膜厚為1.2nm，因此可得知實驗2的增加部分△T約為0.4nm{=2.57-(1+1.2)}。亦即，被認為電漿會穿透藉由吸附與氧化所成膜的氧化矽膜與藉由過氧化氫水所成膜的氧化矽膜而到達裸晶圓，造成裸晶圓被氧化，而生成具有約0.4nm的膜厚之電漿氧化矽層。
此外，可由如式(2)所示般相關係數R的平方為1，而得知可藉由成膜時間來高精確度地控制膜厚。
(實驗3)
接著，針對氧化矽膜的合計膜厚(測量值)之晶圓面內均勻性相對於該合計膜厚的調查結果加以說明。製作3個試料，其係於經過氧化氫水處理後的裸晶圓上，藉由吸附與氧化來成膜具有1.2nm的膜厚之氧化矽膜，再於其上，藉由吸附、氧化及電漿照射之循環來使合計膜厚分別為3nm、6nm及9nm而成膜氧化矽膜。針對各個試料，在晶圓面內的49點測量合計膜厚，並求得其平均膜厚與變異。將其結果顯示於表1。
如表1所示，可得知當合計膜厚從3nm增加為9nm時，晶圓面內的膜厚均勻性會明顯改善。此結果係意指裸晶圓的最表面的氧化矽膜的膜厚均勻性會隨著藉由吸附、氧化及電漿照射之循環所成膜之氧化矽膜變厚而明顯改善。因此，被認為藉由吸附、氧化及電漿照射之循環所成膜之氧化矽膜的晶圓面內的膜厚均勻性會特別優異。
此外，當合計膜厚為3nm的情況，由於藉由裸晶圓的氧化所成膜之電漿氧化矽層的膜厚為0.4nm，藉由過氧化氫水處理所成膜之氧化矽膜的膜厚為1nm，藉由吸附與氧化所成膜之氧化矽膜的膜厚為1.2nm，因此藉由吸附、氧化及電漿照射之循環所成膜之氧化矽膜的膜厚便會成為0.4nm。此情況下，實質上會同等於沉積藉由吸附與氧化所成膜之具有1.6nm的膜厚之氧化矽膜，並對該氧化矽膜進行電漿照射的情況。在實驗3的合計膜厚為3nm之情況下，係沉積藉由吸附與氧化所成膜之具有1.6nm的膜厚之氧化矽膜，並以相同於實驗2的條件來進行電漿照射。
以上，雖已參照幾個實施型態及實施例來加以說明本發明，但本發明不限於上述實施型態及實施例，可參照添附的申請專利範圍，而做各種變形或改變。
例如，上述實施型態中，電漿產生源80雖係構成為具有天線85之所謂的感應耦合電漿(ICP)源，但亦可構成為電容式耦合電漿(CCP)源。此情況下由於亦可藉 由電漿而由NH3氣體生成活性的氫，來使OH基形成於晶圓W的表面上，因此可發揮上述效果。
又，由於藉由使OH基生成於成膜中之氧化矽膜的最表面，便可促進含Si氣體的吸附，故可取代NH3氣體而使用H2氣體。又，亦可使用NH3氣體與H2氣體兩者。再者，只要是能夠形成OH基之氣體，則不限於NH3氣體或H2氣體，而亦可使用例如H2O(水)、H2N-NH2(聯胺)、H2O2(過氧化氫)等。
又，上述實施型態中，雖係在旋轉台2每旋轉一次便進行含Si氣體對於晶圓W上的吸附(以下簡稱作吸附)，利用O3氣體所進行之吸附在晶圓W上之含Si氣體的氧化(以下簡稱作氧化)，以及藉由電漿產生源80而利用經活性化後之Ar氣體、O2氣體及NH3氣體的混合氣體所進行之改質，但未限定於此。例如，亦可分別進行利用經活性化後之Ar氣體及O2氣體的混合氣體所進行之氧化矽膜的改質(以下簡稱作改質)，與利用經活性化後之Ar氣體及NH3氣體的混合氣體所進行之氧化矽膜最表面處的OH基形成(以下簡稱作表面改質)。亦即，亦可在使旋轉台2旋轉複數次的期間中，每當旋轉台2旋轉一次便進行吸附、氧化及表面改質，並在後續之數次旋轉的期間中，每當旋轉台2旋轉一次而僅進行改質。如此地，由於亦可藉由經活性化後之Ar氣體及NH3氣體的混合氣體來使OH基生成於晶圓W的最表面上，因此可促進含Si氣體的吸附，且避免成膜速度 的降低。並且，透過藉由經活性化後之Ar氣體及O2氣體的混合氣體所進行之改質，亦即，藉由活性氧種所進行之高純度化及再配列等，來使所沉積之氧化矽膜高品質化。
又，上述實施型態中，雖係從氣體導入噴嘴92來將Ar氣體、O2氣體及NH3氣體的混合氣體供應至內部空間S，但亦可分別針對Ar氣體、O2氣體及NH3氣體而設置氣體導入噴嘴。
依據本發明實施型態，係提供一種能夠在維持成膜速度情況下沉積膜厚分佈或膜質優異的薄膜之成膜方法及成膜裝置。
本申請案係依據2011年5月18日向日本專利局所申請之日本專利申請第2011-111627號，以及2011年11月18日向日本專利局所申請之日本專利申請第2011-252832號而主張優先權，並援用日本專利申請第2011-111627號及日本專利申請第2011-252832號的全部內容於此。
E1、E2‧‧‧排氣區域
D‧‧‧分離區域
H‧‧‧分離空間
P1‧‧‧第1處理區域
P2‧‧‧第2處理區域
S‧‧‧內部空間
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
4‧‧‧凸狀部
5‧‧‧突出部
7‧‧‧加熱單元
7a‧‧‧蓋組件
11‧‧‧頂板
11a‧‧‧開口部
12‧‧‧容器本體
12a‧‧‧突出部
14‧‧‧底部
15‧‧‧搬送口
20‧‧‧殼體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧凹部
31、32、41、42、92‧‧‧噴嘴
31a、32a、41a、42a、92a‧‧‧氣體導入埠
33‧‧‧噴出孔
41h‧‧‧氣體噴出孔
44‧‧‧第1頂部
45‧‧‧第2頂部
46‧‧‧彎曲部
50‧‧‧狹窄間隙
51‧‧‧分離氣體供應管
52‧‧‧空間
71‧‧‧覆蓋組件
71a‧‧‧內側組件
71b‧‧‧外側組件
72、73‧‧‧吹淨氣體供應管
80‧‧‧電漿產生源
81‧‧‧框架組件
81a‧‧‧密封組件
81b‧‧‧突起部
81c‧‧‧按壓組件
82‧‧‧法拉第遮蔽板
82a‧‧‧支撐部
82s‧‧‧槽縫
83‧‧‧絕緣板
85‧‧‧天線
85a‧‧‧立設部
85b‧‧‧支撐部
86‧‧‧匹配箱
87‧‧‧高頻電源
92h‧‧‧噴出孔
93a‧‧‧氬氣供應源
93b‧‧‧氧氣供應源
93c‧‧‧氨氣供應源
94a、94b、94c‧‧‧流量控制器
100‧‧‧控制部
481、482‧‧‧空間
610‧‧‧第1排氣口
620‧‧‧第2排氣口
630‧‧‧排氣管
640‧‧‧真空幫浦
650‧‧‧壓力調整器
圖1係顯示本發明實施型態之成膜裝置之概略剖視圖。
圖2係顯示圖1之成膜裝置的真空容器內結構之概略立體圖。
圖3係顯示圖1之成膜裝置的真空容器內結構之概 略俯視圖。
圖4係沿著可旋轉地設置於圖1之成膜裝置的真空容器內之旋轉台的同心圓，而為該真空容器的概略剖視圖。
圖5為圖1之成膜裝置的其他概略剖視圖。
圖6係顯示圖1之成膜裝置所設置的電漿產生源之概略剖視圖。
圖7A係顯示圖1之成膜裝置所設置的電漿產生源之其他概略剖視圖。
圖7B係顯示圖1之成膜裝置所設置的電漿產生源之概略俯視圖。
圖8A係顯示為了調查本發明實施型態之成膜方法的效果所進行之實驗的實驗結果之圖表，並為顯示成膜速度的NH3氣體流量依存性之圖表。
圖8B係顯示為了調查本發明實施型態之成膜方法的效果所進行之實驗的實驗結果之圖表，並為顯示膜厚均勻性的NH3氣體流量依存性之圖表。
圖9係顯示為了調查本發明實施型態之成膜方法的效果所進行之實驗的實驗結果之其他圖表。
圖10係顯示為了調查本發明實施型態之成膜方法的效果所進行之實驗的實驗結果之其他圖表。
圖11A及圖11B係用以說明本發明實施型態之成膜方法的效果之說明圖。
圖12係顯示為了確認本發明實施型態之變形例的 成膜方法的效果所進行之實驗的結果之圖表。
圖13係顯示為了確認本發明實施型態之變形例的成膜方法的效果所進行之其他實驗的結果之圖表。
S‧‧‧內部空間
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
7a‧‧‧蓋組件
11‧‧‧頂板
11a‧‧‧開口部
12‧‧‧容器本體
20‧‧‧殼體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
92‧‧‧噴嘴
50‧‧‧狹窄間隙
51‧‧‧分離氣體供應管
71‧‧‧覆蓋組件
71a‧‧‧內側組件
80‧‧‧電漿產生源
81‧‧‧框架組件
81a‧‧‧密封組件
81b‧‧‧突起部
81c‧‧‧按壓組件
82‧‧‧法拉第遮蔽板
82s‧‧‧槽縫
83‧‧‧絕緣板
85‧‧‧天線
85a‧‧‧立設部
85b‧‧‧支撐部
86‧‧‧匹配箱
87‧‧‧高頻電源
93a‧‧‧氬氣供應源
93b‧‧‧氧氣供應源
93c‧‧‧氨氣供應源
94a、94b、94c‧‧‧流量控制器

Claims (14)

  1. 一種成膜方法，其包含以下步驟：將基板搬入真空容器內，並將該基板載置於可旋轉地設置於該真空容器內之旋轉台之步驟；旋轉該旋轉台之步驟；以及吸附-形成-照射步驟：係從第1反應氣體供應部對該基板供應第1反應氣體，來使該第1反應氣體吸附在該基板；從第2反應氣體供應部對該基板供應會與該第1反應氣體反應的第2反應氣體，來使吸附在該基板的該第1反應氣體與該第2反應氣體反應，而在該基板上形成反應生成物；從該第1及該第2反應氣體供應部對分離地設置於該旋轉台的圓周方向之電漿產生部供應含氫氣體來使電漿生成於該旋轉台的上方，並將電漿照射在該反應生成物。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜方法，其中該含氫氣體為氫氣及氨氣其中之一或兩者。
  3. 如申請專利範圍第1項之成膜方法，其中該吸附-形成-照射步驟中，係對該電漿產生部供應氬氣。
  4. 如申請專利範圍第1項之成膜方法，其中該吸附-形成-照射步驟中，係對該電漿產生部供應氬氣；該含氫氣體為氨氣；該氨氣供應量相對於該氬氣供應量的比為 0.15%至0.75%的範圍。
  5. 如申請專利範圍第1項之成膜方法，其中該吸附-形成-照射步驟中，係對該電漿產生部供應氬氣；該含氫氣體為氨氣；該氨氣供應量相對於該氬氣供應量的比為0.3%至0.5%的範圍。
  6. 如申請專利範圍第1項之成膜方法，其中在該吸附-形成-照射步驟之前另包含有形成步驟；該形成步驟係從該第1反應氣體供應部對該基板供應該第1反應氣體，來使該第1反應氣體吸附在該基板，從該第2反應氣體供應部對該基板供應會與該第1反應氣體反應的該第2反應氣體，來使吸附在該基板的該第1反應氣體與該第2反應氣體反應，而在該基板上形成反應生成物。
  7. 如申請專利範圍第6項之成膜方法，其中在該形成步驟中形成於該基板上之該反應生成物的厚度係決定為在該吸附-形成-照射步驟中該電漿不會到達該基板。
  8. 一種成膜裝置，其具備有：旋轉台，係包含有載置有基板之基板載置部，且可旋轉地設置於真空容器內；第1反應氣體供應部，係對該基板載置部所載置之該基板供應第1反應氣體，來使該第1反應氣體吸附在該基板； 第2反應氣體供應部，係自該第1反應氣體供應部分離地設置於該旋轉台的圓周方向，並對該基板供應第2反應氣體，來使吸附在該基板的該第1反應氣體與該第2反應氣體反應，而於該基板形成反應生成物；電漿生成部，係自該第1及該第2反應氣體供應部分離地設置於該旋轉台的圓周方向，來使電漿生成於該旋轉台的上方；以及氣體供應管，係對該電漿生成部供應含氫氣體。
  9. 如申請專利範圍第8項之成膜裝置，其中該電漿生成部係具有朝向該旋轉台的表面呈開口，且在與該表面之間區劃出會有電漿生成的空間之組件；該氣體供應管係對該空間供應該含氫氣體。
  10. 如申請專利範圍第8項之成膜裝置，其中該電漿生成部係包含有具有被供應高頻電功率的線圈之感應耦合電漿源。
  11. 如申請專利範圍第8項之成膜裝置，其中該含氫氣體為氫氣及氨氣其中之一或兩者。
  12. 如申請專利範圍第8項之成膜裝置，其另包含有對該空間供應氬氣之氬氣供應源。
  13. 如申請專利範圍第12項之成膜裝置，其中該氨氣供應量相對於該氬氣供應量的比為0.15%至0.75%的範圍。
  14. 如申請專利範圍第12項之成膜裝置，其中該氨氣供應量相對於該氬氣供應量的比為0.3%至0.5%的範圍。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI733999B (zh) * 2017-03-27 2021-07-21 日商東京威力科創股份有限公司 電漿生成方法及使用其之電漿處理方法、以及電漿處理裝置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5870568B2 (ja) 2011-05-12 2016-03-01 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、プラズマ処理装置、成膜方法及び記憶媒体
JP6051788B2 (ja) * 2012-11-05 2016-12-27 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ発生装置
JP5939147B2 (ja) 2012-12-14 2016-06-22 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、基板処理装置及び成膜方法
JP6115244B2 (ja) * 2013-03-28 2017-04-19 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP6146160B2 (ja) * 2013-06-26 2017-06-14 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、記憶媒体及び成膜装置
JP2015056632A (ja) * 2013-09-13 2015-03-23 東京エレクトロン株式会社 シリコン酸化膜の製造方法
JP5837962B1 (ja) * 2014-07-08 2015-12-24 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびガス整流部
CN107075677B (zh) * 2014-10-29 2019-08-02 东芝三菱电机产业系统株式会社 气体喷射装置
JP6523185B2 (ja) * 2016-01-29 2019-05-29 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
KR102469407B1 (ko) * 2016-02-12 2022-11-21 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 일괄 처리 시스템에서의 다중막 퇴적 및 에칭을 위한 방법 및 장치
US9741572B1 (en) * 2016-02-22 2017-08-22 United Microelectronics Corp. Method of forming oxide layer
JP6602261B2 (ja) * 2016-05-23 2019-11-06 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP7246284B2 (ja) * 2019-08-15 2023-03-27 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP7303226B2 (ja) * 2021-01-18 2023-07-04 株式会社Kokusai Electric 基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110039026A1 (en) * 2009-08-11 2011-02-17 Tokyo Electron Limited Film deposition apparatus, film deposition method, and computer readable storage medium

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0219468A (ja) * 1988-07-05 1990-01-23 Nec Corp 金属酸化物の形成方法
JP4817210B2 (ja) 2000-01-06 2011-11-16 東京エレクトロン株式会社 成膜装置および成膜方法
TWI262960B (en) * 2003-02-27 2006-10-01 Samsung Electronics Co Ltd Method for forming silicon dioxide film using siloxane
KR100841866B1 (ko) * 2005-02-17 2008-06-27 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 반도체 디바이스의 제조 방법 및 기판 처리 장치
JP2006269621A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Ａｌｄによる薄膜形成方法および装置
KR101060633B1 (ko) * 2006-07-20 2011-08-31 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 반도체 디바이스의 제조 방법 및 기판 처리 장치
JP4661990B2 (ja) 2008-06-27 2011-03-30 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法、基板処理装置及び記憶媒体
JP5665289B2 (ja) * 2008-10-29 2015-02-04 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110039026A1 (en) * 2009-08-11 2011-02-17 Tokyo Electron Limited Film deposition apparatus, film deposition method, and computer readable storage medium

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI733999B (zh) * 2017-03-27 2021-07-21 日商東京威力科創股份有限公司 電漿生成方法及使用其之電漿處理方法、以及電漿處理裝置

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Publication number Publication date
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